EVALUASI KERUNTUHAN STRUKTUR SRPM BAJA AKIBAT …
Transcript of EVALUASI KERUNTUHAN STRUKTUR SRPM BAJA AKIBAT …
TUGAS AKHIR
EVALUASI KERUNTUHAN STRUKTUR SRPM BAJA
AKIBAT PENGARUH KEKUATAN PANEL ZONE DAN SISTEM
RANGKA PEMIKUL BEBAN GRAVITASI
(Studi Literatur)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat-Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Sipil Pada Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
Disusun Oleh:
MISBATULLAH
1807210212P
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA
MEDAN
2020
iv
ABSTRAK
EVALUASI KERUNTUHAN STRUKTUR SRPM BAJA AKIBAT
PENGARUH KEKUATAN PANEL ZONE DAN SISTEM RANGKA
PEMIKUL BEBAN GRAVITASI
(STUDI KASUS)
Misbatullah
1807210212P
Dr.Ade Faisal, S.T, MSc Bambang Hadibroto, S.T, M.T
Penggunaan material baja untuk konstruksi bangunan bisa mengurangi risiko
bangunan roboh saat diguncang gempa bumi dikarenakan tingkat fleksibilitasnya
yang cukup tinggi. Indonesia khususnya Kota Padang Pariaman merupakan
wilayah yang rentan jika terjadi gempa, sehingga bangunan bertingkat dapat
mengalami kehancuran. oleh karena itu perlu dilakukan melalui analisa kinerja
keruntuhan untuk mengetahui kapasitas struktur tersebut Pada struktur baja area
pertemuan antara balok dan kolom sering terjadi momen lentur dan gaya geser
yang disebut dengan panel zone. Pada area ini terjadi pergerakan dan
ketidakseimbangan pada penampangnya disebabkan desakan dari gaya-gaya yang
bekerja disekitar area panel zone tersebut. Di dalam tugas akhir dilakukan
pemodelan struktur dengan 3 jenis pemodelan yaitu, pemodelan centerline,
pemodelan panel zone scissor, dan pemodelan centerline gravitasi. Spesifikasi
material dan dimensi struktur memiliki tinggi 37,5 m (9 lantai). Analisa yang
digunakan adalah Respon Spektrum sebagai tahap desain dan Respon Riwayat
Waktu Linear dan Nonlinear sebagai tahap evaluasi. Pada struktur bangunan akan
dikenakan 20 respon gempa. Dari hasil analisis yang didapatkan dari hasil
memodelkan struktur baja dengan kondisi tanah lunak terhadap gempa tunggal
didapatkan nilai incremental displacement analysis dimana hasil kurva IDA
didapatkan IDR centerline sebesar 0.3271, pada panelzone sebesar 0.3301 dan
pada gravitasi didapatkan IDR 0.2002. Hasil tersebut menunjukkan bahwa
struktur dengan pemodelan centerline memiliki kapasitas struktur yang paling
besar dan pemodelan gravitasi yang terkecil, sedangkan panel zone hasilnya
sangat mendekati dengan pemodelan centerline.
Kata kunci: Gempa bumi, panel zone, kinerja keruntuhan.
v
ABSTRACT
EVALUATION OF THE CROSS OF SRPM STEEL STRUCTURE DUE TO
THE INFLUENCE OF PANEL ZONE STRENGTH AND GRAVITY LOAD
BURNING FRAME SYSTEM
(CASE STUDY)
Misbatullah
1807210212P
Dr.Ade Faisal, S.T, MSc Bambang Hadibroto, S.T, M.T
The use of steel materials for building construction can reduce the risk of the
building collapsing when shaken by an earthquake due to its high degree of
flexibility. Indonesia, especially the City of Padang Pariaman, is an area that is
prone to earthquakes, so that multi-storey buildings can suffer destruction.
Therefore, it is necessary to analyze the performance of the collapse to determine
the capacity of the structure. In the steel structure, the area where the beam and
column joins is often a bending moment and a shear force called the panel zone.
In this area there is movement and imbalance in the section due to the forces
acting around the panel zone area. In this final project, structural modeling is
carried out with 3 types of modeling, namely, centerline modeling, zone scissor
panel modeling, and gravity centerline modeling. Material specifications and
structure dimensions have a height of 37.5 m (9 floors). The analysis used is the
Response Spectrum as the design stage and Linear and Nonlinear Time History
Responses as the evaluation stage. The building structure will be subject to 20
earthquake responses. From the results of the analysis obtained from the results
of modeling steel structures with soft soil conditions against a single earthquake,
the value of incremental displacement analysis is obtained where the IDA curve
results obtained IDR centerline of 0.3271, panelzone of 0.3301 and in gravity of
IDR 0.2002. These results indicate that the structure with centerline modeling has
the largest structure capacity and the smallest gravity modeling, while the zone
panel results are very close to the centerline modeling.
Keywords: Earthquake, panel zone, structural perfomance level.
vi
KATA PENGANTAR
Dengan nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang. Segala puji
dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan karunia
dan nikmat yang tiada terkira. Salah satu dari nikmat tersebut adalah keberhasilan
penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini yang berjudul “Evaluasi
Keruntuhan Struktur SRPM Baja Akibat Pengaruh Kekuatan Panel Zone dan
Sistem Rangka Pemikul Beban Gravitasi” sebagai syarat untuk meraih gelar
akademik Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara (UMSU), Medan.
Banyak pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan Tugas
Akhir ini, untuk itu penulis menghaturkan rasa terima kasih yang tulus dan dalam
kepada:
1. Bapak Dr. Ade Faisal, S.T, MSc, Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
banyak membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Bambang Hadibroto, S.T, M.T, Selaku Dosen Pembimbing II yang telah
banyak membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
3. Dr. Fahrizal Zulkarnain, selaku Dosen pembanding I dan penguji yang telah
banyak memberikan koreksi dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan
tugas akhir ini.
4. Ibu Irma Dewi, ST, Selaku Dosen Pembanding II dan penguji yang telah
banyak memberikan koreksi dan masukan kepada penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Teristimewa sekali kepada Ayahanda Ibunda tercinta yang telah berjuang
membesarkan dan memberikan kasih sayangnya yang tidak ternilai kepada
penulis.
6. Seluruh civitas akademika Program Studi Teknik Sipil Universitas
Muhammadiyah Sumatera Utara yang telah memberikan dukungan moril
kepada penulis.
vii
7. Teman dan rekan seperjuangan Afiful Ansari, Teuku Gilang, M. Rahmatullah
Amin, Rian Agustian, Indri Dwi dan lainnya yang tidak mungkin namanya
disebut satu persatu.
Laporan Tugas Akhir ini tentunya masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu
penulis berharap kritik dan masukan yang konstruktif untuk menjadi bahan
pembelajaran berkesinambungan penulis di masa depan. Semoga laporan Tugas
Akhir ini dapat bermanfaat bagi dunia konstruksi teknik sipil.
Medan, 11 November 2020
Penulis
Misbatullah
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING i
LEMBAR PENGESAHAN ii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR iii
ABSTRAK iv
ABSTRACT v
KATA PENGANTAR vi
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN xiii
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 3
1.3 Tujuan Penelitian 3
1.4 Ruang Lingkup 4
1.5 Manfaat Penelitian 5
1.6 Sistematika Penulisan 5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum 7
2.2 Gempa Bumi 7
2.3 Respons Spektrum 8
2.4 Ground Motion (Getaran Tanah) 9
2.5 Gempa Bumi 10
2.6 Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan 10
2.7 Panel Zone 10
2.8 Bresing Konsetrik 11
2.9 Faktor Redudansi (ρ) 12
2.10 Struktur Rangka Baja Tahan Gempa 13
2.11 Incremental Dynamic Analysis 13
2.12 Fragility Curves 14
ix
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Bagan alir penelitian 17
3.2 Pemodelan Struktur 2 Dimensi 18
3.2.1 Data Perencanaan Struktur 18
3.2.2 Konfigurasi Bangunan 18
3.2.3 Dimensi Kolom-Balok 20
3.3 Analisis Struktur 20
3.3.1 Analisis Dinamik Struktur Linier 20
3.3.2 Pembebanan 21
3.4 Respon Spektrum Desain Gempa 21
3.4.1 Desain Respon Spektrum Padang Pariaman 21
3.4.2 Kombinasi Pembebanan 22
3.4.3 Analisis Respon Spektrum Ragam 23
3.4.4 Groundmotion Records (Data Rekaman Gempa) 24
3.4.5 Analisis Respon Riwayat Waktu 26
3.5 Analisis Dinamik Struktur Nonlinear 28
3.5.1 Analisis Respon Riwayat Waktu 28
3.5.2 Momen Leleh (My) 28
3.5.3 Kapasitas Rotasi 29
3.5.4 Rotasi Leleh (θy) 29
3.5.5 Kurva kerapuhan 29
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Model Linier Dan Non Linier 30
4.2 Hasil Analisa Linier 30
4.2.1 Respon Spektrum Ragam 30
4.2.2 Koreksi Gempa Dasar Nominal 31
4.2.3 Koreksi Faktor Redundansi 31
4.2.4 Koreksi Skala Simpangan Antar Tingkat 31
4.2.5 Nilai Simpangan Gedung 32
4.2.6 Kontrol Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak 32
4.2.7 Pengaruh Efek P-Delta 32
4.3 Hasil Analisa Non Linier 32
x
4.3.1 Interstory Drift 33
4.3.2 Incremental Dynamic Analysis (IDA) 33
4.3.3 Analisis Probability of Exceedance 34
4.3.4 Perbandingan Kurva kerapuhan C/CP 35
4.3.5 Median Kurva Kerapuhan 36
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 38
5.2 Saran 38
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1: Koefisien amplifikasi periode pendek, Fa 8
Tabel 2.2: Koefisien amplifikasi periode 1 s, Fv 9
Tabel 2.3: Faktor Keutamaan Gempa 10
Tabel 3.1: Komponen struktural bangunan 20
Tabel 3.2: Kombinasi pembebanan berdasarkan SNI1726:2012 22
Tabel 3.5: Data gempa fling 24
Tabel 4.1: Nilai gaya geser dasar nominal analisa statik ekivalen (V1) 31
Tabel 4.2: Nilai gaya geser dasar nominal analisis respon spektrum 31
Tabel 4.3: Nilai perbandingan interstory drift 33
Tabel 4.4: Nilai RSA(T1) untuk kondisi collapse dan CP 37
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 : Gambar Pemodelan Sederhana 3
Gambar 2.1 : Gerakan tanah terekam di stasiun seismik Tumaco 9
Gambar 2.2 : Gaya di sekitar sambungan balok ke kolom interior 11
Gambar 2.3 : Sistem bresing X 2 lantai 12
Gambar 2.4 : Kurva IDA 14
Gambar 2.5 : Perbandingan kurva kerapuhan Baker 15
Gambar 3.1 : Bagan alir penelitian 17
Gambar 3.2 : Denah struktur Model 19
Gambar 3.3 : Gambar proyeksi struktur Model lantai 9 19
Gambar 3.4 : Respon spektrum desain berdasarkan SNI 1726 : 2012
Kota Padang Pariaman dengan jenis tanah sedang 22
Gambar 3.5 : Rekaman gempa Mammoth Lakes California
sebelum diubah menjadi respon spektrum 26
Gambar 3.6 : Rekaman gempa Mammoth Lakes California
setelah diubah menjadi respon spektrum 27
Gambar 3.7 : Respon spektrum dengan 10 daerah gempa 27
Gambar 4.1 : Grafik kurva IDA pemodelan centerline (CL) panel
Zone (SC) gravitasi (GF) terhadap bangunan 9 lantai 33
Gambar 4.2 : Grafik kurva kerapuhan saat collapse pada pemodelan
center line (CL), panelzone (SC),gravitasi(GF 34
Gambar 4.3 : Grafik kurva kerapuhan saat collapse prevention 35
Gambar 4.4 : Grafik perbandingan kurva kerapuhan pada saat
collapse dan collapse prevention(CL) 35
Gambar 4.5 : Grafik perbandingan kurva kerapuhan pada saat
collapse dan collapse prevention(SC) 36
xiii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
A = Percepatan
V = Kecepatan
IDA = Incremental Dynamic Ratio
SDOF = Single Degree Of Freedom
MDOF = Multi Degree Of Freedom
fy = Tegangan leleh
fu = Tegangan ultimate
My = Momen Yield
Mu = Momen Ultimit
SRPM = Sistem Rangka Pemikul Momen
S1 = Percepatan batuan dasar pada perioda pendek
SS = Percepatan batuan dasar pada perioda 1 detik
Fa = Faktor amplikasi getaran pada perioda pendek
Fv = Faktor amplikasi getaran pada perioda 1 detik
SMS = Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek
SM1 = Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik
Te = Waktu getar efektif
Ke = Kekakuan lateral efektif
Vy = Kuat leleh bangunan
ρ = Faktor redudansi
PGA = Peak Ground Acceleration
DBE = Desain Basis Earthquake
xiv
MCE = Maximum Considered Earthquake
DL = Dead load
LL = Live load
EX = Earthquake-X
EY = Earthquake-Y
CQC = Complete Quadratic Combination
SRSS = Square Root of the Sum of Square
IDA = incremental displacement analysis
IDR = increamental dynamic ratio
CP = collapse prevention
RSA = Respon Spectra Analisys
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Kondisi geografis Indonesia terletak di daerah dengan tingkat kejadian gempa
bumi tektonik yang relatif tinggi. Maka perlu dilakukan berbagai upaya untuk
memperkecil resiko yang ditimbulkannnya. Dalam beberapa kejadian gempa besar
di Indonesia jumlah korban yang paling banyak terutama disebabkan oleh
keruntuhan bangunan. Oleh karena itu desain bangunan tahan gempa berdasarkan
pada konsep: bahwa akibat gempa besar bangunan diperbolehkan mengalami
rusak berat tetapi manusia yang ada di dalamnya harus selamat. Pada perencanaan
bangunan, parameter gempa yang mempengaruhi perencanaan adalah percepatan
tanah yang ditimbulkan oleh gelombang seismic yang bekerja pada massa
bangunan (Daniel, 2011).
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, hal tersebut sangat
membantu manusia dalam melakukan analisis struktural yang rumit dan
menggunakan waktu yang lama menjadi analisis yang mudah dan cepat. Dalam
mendesain bangunan seorang perencana dituntut untuk mendesain suatu bangunan
dengan kualitas yang baik dengan biaya yang seefisien mungkin serta memenuhi
fungsi dan kebutuhan bangunan. Selain itu seorang perencana juga diharuskan
untuk memilih bahan bangunan yang tepat untuk perencanaannya salah satunya
menggunakan struktur baja.
Menurut Moestopo (2012) untuk mencapai kinerja struktur baja yang baik
dalam menghadapi gempa besar, maka harus dipenuhi persyaratan dalam hal:
1. Spesifikasi bahan Spesifikasi bahan harus menjamin Terjadinya deformasi
leleh berupa regangan plastis bahan yang cukup besar tanpa mengalami
fraktur dan adanya kuat lebih bahan yang signifikan melalui kemampuan
strain-hardening.
2. Tidak terjadi kegagalan pada sambungan las. Stabilitas penampang,
elemen, dan struktur Dalam memikul beban siklik akibat gempa, sebuah
penampang harus mampu berdeformasi secara plastik secara stabil untuk
2
menghasilkan jumlah penyerapan energi yang besar. Hal ini harus dijamin
oleh kekompakan pelat-pelat penampang terhadap bahaya tekuk akibat
bekerjanya gaya tekan yang berulang-ulang (Moestopo, 2007).
3. Daktilitas Moestopo (2012) juga mengatakan selain daktilitas bahan baja
yang harus dijamin spesifikasinya, perlu juga dijamin tercapainya :
Daktilitas penampang, yaitu Momen kurvatur ideal mencapai Mp tanpa
terjadi tekuk pada penampang. Daktilitas elemen, yaitu momen defleksi/
rotasi ideal mencapai Mp tanpa terjadi tekuk torsi lateral. Daktilitas
struktur, yaitu struktur mampu mencapai kekuatan batas tanpa terjadi
ketidakstabilan struktur.
perencana juga dituntut untuk menciptakan suatu konstruksi bangunan yang
daktail, yaitu bangunan yang dapat menahan respon inelastik yang diakibatkan
oleh beban gempa. Di Indonesia ada 3 (tiga) macam sistem struktur yang
digunakan yaitu :
1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) Metode ini digunakan
untuk perhitungan struktur gedung yang masuk pada zona 1 dan 2 yaitu
wilayah dengan tingkat kegempaan rendah.
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM).
Metode ini digunakan untuk perhitungan struktur gedung yang masuk pada
zona 3 dan 4 yaitu wilayah dengan tingkat kegempaan sedang.
3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) Metode ini digunakan
untuk perhitungan struktur gedung yang masuk pada zona 5 dan 6 yaitu
wilayah dengan tingkat kegempaan tinggi.
Menurut SNI 03-1729-2002 SRPMK didesain mampu mengalami
deformasi inelastik yang cukup besar akibat gempa rencana, melalui
kelelehan balok pada rangka dan kelelehan pada ujung kolom dasar. Pada
sistem ini kolom didesain lebih kuat dari pada balok yang kita kenal
dengan “strong colum weak beam” yang mencapai strain-hardening.
Dalam desain seismik struktur rangka baja, pertanyaan tentang geser yang
memadai kekuatan dan kekakuan zona panel telah menjadi masalah yang banyak
dibahas selama dua dekade terakhir. Selama sepuluh tahun terakhir merupakan
tahun dimana banyak dilakukan studi untuk menyediakan zona panel kekuatan
3
geser yang cukup untuk memungkinkan pengembangan momen plastic kapasitas
di kedua balok membingkai menjadi sambungan. Perilaku geser zona panel
gabungan telah diselidiki di sejumlah studi eksperimental, pada studi Krawinkler
(1987) dikatakan.bahwa (i) Sambungan merespons dalam mode deformasi ulet
ketika mengalami ketidakseimbangan momen balok yang menyebabkan gaya
geser tinggi melintang pada zona panel. Di bawah pembalikan beban, loop
histeresis stabil dan mengalami pengerasan kerja siklik yang cukup besar (ii)
Sambungan dengan zona panel tipis dapat tertekuk pada geser tetapi pada medan
tegangan pasca tekuk menyebabkan loop histeresis stabil kecuali pada rasio
ketebalan zona panel sangat besar. Dibawah ini merupakan contoh gambar dari
pemodelan panel zone.
.Gambar 1.1: Gambar Pemodelan sederhana dari: a) eksterior; b) sambungan
interior yang diperkuat.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana perbedaan pemodelan pada panelzone dan sistem rangka
pemikul beban gravitasi akan mempengaruhi kinerja keruntuhan?
2. Bagaimana perbedaan pemodelan pada panelzone dan sistem rangka
pemikul beban gravitasi akan mempengaruhi Kurva Incremental Dynamic
Analysis (IDA)?
1.3. Tujuan Penulisan
1. Untuk mengetahui pengaruh kinerja keruntuhan akibat perbedaan
pemodelan panel zone dan sistem rangka pemikul beban gravitasi.
4
2. Untuk mengetahui perbedaan kurva Incremental Dynamic Analysis (IDA)
akibat perbedaan pemodelan panelzone dan sistem rangka pemikul beban
gravitasi.
1.4. Ruang Lingkup
Adapun batasan-batasan masalah yang ditetapkan pada Tugas Akhir ini
adalah:
1. Struktur bangunan yang direncanakan merupakan:
• Struktur Baja Pemikul Momen (SRPM) 2 Dimensi pada lantai 9
yang difungsikan sebagai perkantoran yang terdapat di daerah
Padang Pariaman dengan jenis tanah keras.
• Struktur dengan dimensi kolom dan balok yang hanya dianalisa
pada batas aman saja, tidak dianalisa sampai ekonomis.
2. Perencanaan struktur baja, pembebanan serta gedung direncanakan
berdasarkan:
• Tata cara perencanaan struktur baja menggunakan Persyaratan Baja
Struktural untuk bangunan Gedung SNI 1729:2015.
• Beban gravitasi menggunakan SNI 1727:2013 dan Pedoman
Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPURG)
1987.
• Beban gempa dan gedung direncanakan menggunakan Standar
Perencanaan Tahan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI
1726:2012.
3. Analisis menggunakan alat bantu berupa program yaitu:
• Program Analisa Struktur, untuk menganalisa tahap desain
(Analisa Pushover & Respon Spektrum Linear).
• PEER NGA, COSMOS untuk mendapatkan rekaman gempa.
• SEISMOSIGNAL, untuk mengubah groundmotion menjadi
Respon Spektrum.
• Aplikasi komputasi numerical untuk menskalakan gempa.
• Aplikasi analisa riwayat waktu nonlinier.
5
4. Parameter yang ditinjau:
• Linear adalah semua aspek yang harus di kontrol sesuai dengan
SNI 1726:2012.
• Nonlinear : Simpangan antar tingkat (Kurva IDA).
1.5. Manfaat Penelitian
Dari hasil perencanaan pada pemodelan Struktur Baja dengan Sistem Rangka
Pemikul Momen (SRPM) maka diharapkan Tugas Akhir ini dapat memberikan
manfaat untuk mengetahui bagaimana cara merencanakan struktur gedung baja
dengan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan bagaimana memodelkan
panelzone dan sistem rangka pemikul beban gravitasi pada struktur baja.
1.6. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan pada Tugas Akhir ini sebagai
berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Didalam Bab ini akan menguraikan penjelasan tentang latar belakang
masalah, rumusan masalah, ruang lingkup permasalahan, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini akan menguraikan penjelasan mengenai mekanisme gempa, konsep
perencanaan struktur bangunan baja, analisa struktur baja, sistem rangka pemikul
momen (SRPM), dan konsep tentang kekuatan bangunan baja terhadap gempa
yang terjadi.
BAB 3 PEMODELAN STRUKTUR
Bab ini akan menampilkan bagaimana metodologi penelitian yang digunakan
dari awal sampai akhir penelitian dan penjelasan mengenai cara memodelkan dan
mendesain struktur bangunan baja dengan sistem rangka pemikul momen (SRPM)
terhadap gempa yang terjadi.
6
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Bab ini akan menyajikan penjelasan mengenai perhitungan, analisis
pemodelan bentuk gambar, grafik atau tabel serta pembahasannya.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyajikan penjelasan mengenai kesimpulan yang dapat
diambil dari keseluruhan penulisan Tugas Akhir ini dan saran-saran yang dapat
diterima penulis agar lebih baik lagi kedepannya.
7
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum
Pada Bab ini akan dibahas mengenai teori-teori dasar dan syarat-
syarat/ketentuan yang berhubungan dalam perencanaan struktur bangunan yang
akan dianalisa, seperti struktur baja, teori gempa, sistem struktur penahan gempa,
dan teori-teori terkait lainnya yang berhubungan dengan perhitungan atau analisa
data yang diperlukan dalam Tugas Akhir ini.
2.2. Gempa Bumi
Gempa bumi merupakan salah satu fenomena alam yang dapat disebabkan
oleh buatan/akibat kegiatan manusia maupun akibat peristiwa alam. Akibat dari
kedua tersebut tanah menjadi bergetar sebagai efek dari menjalarnya gelombang
energi yang memancar dari pusat gempa/fokus. Energi yang memancar dari fokus
adalah akibat dari peristiwa mekanik (tumbukan, gesekan, tarikan) ataupun
peristiwa khemis (ledakan akibat peristiwa reaksi kimia), energi yang terjadi
akibat peristiwa-peristiwa tersebut menyebar kesegala arah pada media tanah.
(Pujianto, 2007).
Menurut Pujianto, (2007) sumber gempa antara lain sebagai berikut:
1. Pergerakan Lempeng Tektonik (Tectonic Movement)
Tectonic movement adalah gerakan plat tektonik dunia yang akan
mengakibatkan dua plat tektonik saling bertubrukan, saling menggeser,
saling tarik dan kombinasi diantaranya. Gempa seperti ini disebut dengan
Tectonic Earthquakes. Dua pelat yang saling membentur, menggeser,
menarik yang akan mengakibatkan terjadinya akumulasi energi, sedangkan
gerakan pelat tektonik disebabkan oleh adanya driving force atau gerakan
magma panas yang membentuk suatu siklus yang disebut conective flow.
2. Sumber Panas bumi
a. Tumbukan antar material pada rotasi Nebula (awan, gas, hidrogen,
helium, debu, dan material-material lainnya).
8
b. Proses memadatnya/menyusutnya bumi karena adanya gaya gravitasi,
sebagaimana diketahui bahwa tekanan batuan akibat gaya gravitasi
akan menimbulkan panas.
c. Reaksi kimia akibat disintegrasi zat-zat radioactive seperti uranium
dan thorium yang ada didalam bumi.
3. Material Bumi
Material bumi yang besar biasanya cenderung tenggelam dalam inti
bumi dan menyimpan panas yang besar, akibat dari kejadian tersebut
adalah adanya panas yang akan menimbulkan gerakan.
2.3. Respons Spektrum
Respon spektrum adalah nilai yang menggambarkan respon maksimum dari
sistem berderajat kebebasan tunggal pada berbagai frekuensi alami (periode
alami) teredam akibat suatu goyangan tanah. Respon spektrum percepatan di
permukaan tanah untuk periode pendek (SMS) dan periode 1 s (SM1) diperoleh
dari perkalian antara koefisien amplifikasi untuk periode pendek (Fa) dan periode
1 s (Fv) dengan spektrum percepatan di batuan dasar untuk periode pendek (Ss)
dan periode 1 s (S1) (Kementerian Pekerjaan Umum, 2010).
Koefisien amplifikasi untuk periode pendek (Fa) dan periode 1 s (Fv)
ditentukan menurut jenis tanah dan percepatan puncak di batuan dasar
sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 2.1 dan 2.2 (Kementerian Pekerjaan
Umum, 2010).
Tabel 2.1: Koefisien amplifikasi periode pendek, Fa.
Jenis Tanah Ss (g)
≤0,25 0,5 0,75 1 ≥1,25
Batuan Keras 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Batuan 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Tanah sangat padat dan batuan lunak 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0
Tanah sedang 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0
Tanah lunak 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9
9
Tabel 2.2: Koefisien amplifikasi periode 1 s, Fv.
Jenis Tanah S1 (g)
≤0,1 0,2 0,3 0,4 ≥0,5
Batuan Keras 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
Batuan 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Tanah sangat padat dan batuan lunak 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
Tanah sedang 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5
Tanah lunak 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4
2.4. Ground Motion (Getaran Tanah)
Ground motion merupakan pergerakan tanah atau permukaan bumi yang
terjadi karena adanya gempa bumi ataupun ledakan. Ground motion atau yang
biasa disebut juga dengan strong motion adalah goncangan gempa kuat yang
terjadi dekat (kurang dari sekitar 50 km) dari suatu sesar kausatif. Kekuatan
guncangan yang terlibat dalam gerakan tanah yang kuat biasanya melebihi
seismometer, sehingga memaksa penggunaan akselerograf (atau akselerometer
gerakan tanah yang kuat) untuk merekam. Ilmu gerak tanah kuat juga membahas
tentang variasi patahan patahan, baik dalam perpindahan total, energi yang
dilepaskan, dan kecepatan pecah.
Gambar 2.1: Gerakan tanah terekam di stasiun seismik Tumaco.
10
2.5. Gempa Rencana
Gempa rencana yaitu gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya
selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen yang mana harus
ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non
gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum (SNI 1726-2012).
2.6. Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Struktur Bangunan
Sesuai SNI 1726-2012, untuk berbagai risiko struktur bangunan gedung dan
non gedung, pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu
faktor keutamaan Ie menurut tabel 2.3. Khusus untuk struktur bangunan dengan
kategori risiko IV, bila dibutuhkan pintu masuk untuk operasional dari struktur
bangunan yang bersebelahan, maka struktur bangunan yang bersebelahan tersebut
harus didesain sesuai dengan kategori risiko IV.
Tabel 2.3: Faktor Keutamaan Gempa.
Kategori Risiko Faktor Keutamaan Gempa (Ie)
I atau II 1
III 1,25
IV 1,5
2.7. Panel Zone
Perpindahan momen antara balok dan kolom menyebabkan keadaan tegangan
dan regangan yang rumit pada area sambungan. Di dalam bagian kolom
sambungan, tegangan normal tinggi dihasilkan di flensa dan tegangan geser tinggi
dihasilkan di panel zone. Gaya di sekitar sambungan balok ke kolom interior
ditunjukkan pada Gambar 2.2. Jika panel zone mulai menghasilkan geser sebelum
kapasitas lentur rangka balok ke dalam sambungan dicapai, plastifikasi dapat
terjadi baik pada balok maupun panel zone, atau hanya pada panel zone.
11
Gambar 2.2: Gaya di sekitar sambungan balok ke kolom interior.
2.8. Bresing Konsentrik
Sistem Rangka Bresing Konsentrik merupakan pengembangan dari sistem
portal tidak berpengaku atau lebih dikenal dengan Moment Resisting Frames
(MRF) sebagai sistem penahan gaya lateral dan memiliki tingkat kekakuan yang
cukup baik.
Mekanisme keruntuhan direncanakan terjadi pada elemen bressing dan pelat
buhul sambungan bresing ke balok dan kolom. Pada saat terjadi gempa besar,
diharapkan terjadi tekuk pada batang bresing (akibat beban aksial yang
diterimanya) sehingga terjadi putaran sudut pada ujung bresing yang kemudian
menyebabkan pelat buhul pada sambungan ujung bresing leleh (terjadi sendi
plastis).
Menurut SNI 02-1729-2002, Jika batang elemen bressing mempunyai profil
yang langsing maka akan mengurangi kekakuan bressing. Sehingga diupayakan
agar elemen yang digunakan tidak menggunakan profil langsing. Berdasarkan
jenis elemen bressing yang mengalami gaya aksial, maka elemen bressing harus
dicek terhadap tekuk.
12
Gambar 2.3: Sistem bresing X 2 lantai (Bradley C, Sizemore J, Nelson J. 2014).
2.9. Faktor R redudansi (ρ)
Faktor redudansi (ρ) harus dikenakan pada sistem penahan gaya seismik
masing-masing dalam kedua arah orthogonal untuk semua struktur. Kondisi
dimana nilai ρ diizinkan 1 sebagai berikut:
• Struktur dirancang untuk kategori desain seismik B atau C.
• Perhitungan simpangan antar lantai dan pengaruh P-delta; desain komponen
nonstructural.
• Desain struktural non gedung yang tidak mirip dengan bangunan gedung.
• Desain elemen kolektor, sambungan lewatan, dan sambungannya dimana
kombinasi beban dengan faktor kuat-lebih berdasarkan Pasal 7.4.3 pada SNI
1726:2012 yang digunakan.
• Desain elemen struktur atau sambungan dimana kombinasi beban dengan
faktor kuat-lebih berdasarkan Pasal 7.4.3 disyaratkan untuk didesain
• Struktur bagian sistem peredaman.
• Desain dinding struktural terhadap gaya keluar bidang, termasuk sistem
angkutnya.
Untuk struktur yang dirancang bagi kategori desain seismik D, E, dan F
faktor redudansi (ρ) harus sama dengan 1,3; kecuali jika satu dari dua kondisi
berikut dipenuhi dimana ρ diizinkan diambil sebesar 1.
13
2.10. Struktur Rangka Baja Tahan Gempa
Berdasarkan SNI 03-1729-2015, pada bangunan baja bertingkat tahan gempa,
bahan baja yang digunakan pada Sistem Rangka Pemikul Momen Terbatas
(SRPMT), Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB), Sistem Rangka
Batang Pemikul Momen Khusus (SRBPMK), Sistem Rangka Bresing Konsentrik
Khusus (SRBKK), Sistem Rangka Bresing Konsentrik Biasa (SRBKB), Sistem
Rangka Bresing Eksentris (SRBE), harus dapat memenuhi persyaratan-
persyaratan berikut ini :
1. Nilai tegangan leleh baja terhadap tegangan putus tariknya yaitu bernilai
kurang dari 0,85.
2. Nilai tegangan dan regangan harus memperlihatkan daerah yang cukup
panjang.
3. Pengujian uniaksial Tarik pada spesimen baja memperlihatkan
perpanjangan maksimum tidak kurang daripada 20%, untuk daerah
pengukuran sepanjang 50 mm.
4. Mempunyai sifat yang mudah untuk dilas.
2.11. Incremental Dynamic Analysis (IDA)
IDA adalah metode analisis yang menawarkan permintaan seismik
menyeluruh dan kemampuan prediksi kapasitas dengan menggunakan serangkaian
analisis dinamis nonlinier di bawah rangkaian rekaman gerakan tanah berskala
banyak. Realisasi peluangnya membutuhkan beberapa langkah dan penggunaan
teknik inovatif di masing-masing langkah tersebut. Menggunakan kerangka tahan
momen baja sembilan lantai dengan sambungan rekahan sebagai alas uji, pembaca
dipandu melalui setiap langkah IDA:
1. memilih ukuran intensitas gerakan tanah yang sesuai dan ukuran kerusakan
yang representative.
2. menggunakan algoritme yang sesuai untuk memilih skala catatan.
3. menggunakan interpolasi yang tepat.
4. teknik peringkasan untuk beberapa catatan untuk memperkirakan distribusi
probabilitas dari permintaan struktural mengingat intensitas seismic.
14
5. menentukan keadaan batas, seperti ketidakstabilan sistem global yang
dinamis, untuk menghitung kapasitas yang sesuai. Akhirnya
6. hasil dapat digunakan untuk mendapatkan intuisi tentang perilaku
struktural, menyoroti hubungan antara penekan statis (SPO) dan respons
dinamis, atau
7. hasil dapat diintegrasikan dengan analisis bahaya seismik probabilistik
konvensional (PSHA) untuk memperkirakan frekuensi tahunan rata-rata dari
batas-negara terlampaui. Dibangun di atas contoh terperinci ini berdasarkan
struktur sembilan lantai, sebuah komentar lengkap disediakan, membahas
pilihan yang tersedia bagi pengguna, dan menunjukkan implikasinya untuk
setiap langkah IDA.
Gambar 2.4: Kurva IDA.
2.12. Fragility Curves
Fragility Curves atau kurva kerentanan adalah analisis kerapuhan
menggunakan analisis struktural dinamis. Analisis struktural dinamis adalah
proses analisis dalam sejumlah prosedur penilaian seismik. penerapan konsep
inferensi statistik untuk estimasi fungsi kerapuhan, menjelaskan pendekatan
pemasangan yang tepat untuk digunakan dengan berbagai struktur Baker (2015).
15
Dalam menganalisis dan menyesuaikan fungsi kerapuhan sambil
meminimalkan diperlukan sejumlah analisis struktural. banyak hal dalam analisis
garis menghasilkan estimasi kerapuhan yang lebih efisien daripada inkremental
analisis dinamis untuk sejumlah analisis struktural tertentu, asalkan beberapa
pengetahuan tentang kapasitas bangunan tersedia sebelum analisis dilakukan
bahwa bagian-bagian yang relevan dari kurva kerapuhan dapat kira-kira
diidentifikasi.
Temuan ini memiliki manfaat lain, mengingat pendekatan analisis berganda
memungkinkan gerakan tanah yang berbeda digunakan untuk analisis pada
intensitas yang berbeda-beda ketinggian, untuk mewakili perbedaan karakteristik
intensitas rendah dan intensitas tinggi beragam. Pendekatan penilaian yang
diusulkan juga menyediakan kerangka kerja untuk mengevaluasi prosedur analisis
alternatif yang mungkin muncul di masa depan.
Gambar 2.5 Perbandingan kurva kerapuhan Baker (2015).
Fungsi kerapuhan secara umum diturunkan menggunakan berbagai
pendekatan, seperti pengamatan lapangan terhadap kerusakan, analisis struktural
statis, atau penilaian, tetapi dalam hal ini fokusnya adalah pada apa yang disebut
fungsi kerapuhan analitis yang dikembangkan dari analisis struktural dinamis.
Tidak seperti beberapa metode lain. Dalam hal fungsi kerapuhan analitis, analis
memiliki kendali atas data yang dikumpulkan, dengan cara memilih nilai
intensitas tingkat pada setiap tingkat. Fungsi distribusi kumulatif lognormal sering
digunakan untuk mendefinisikan fungsi kerapuhan:
16
𝑷(𝑪|𝑰𝑴 − 𝒙) − 𝜱 (𝒍𝒏 (𝒙
𝜽)⁄
𝜷) (2.1)
Dimana :
𝑃(𝐶|𝐼𝑀 − 𝑥) adalah kemungkinan getaran tanah dengan IM-x akan
menyebabkan kehancuran struktur Փ adalah fungsi standar distribusi komulatif, θ
adalah median dari fungsi kerentanan (nilai intensitas memiliki tingkatan 50%
dari kemungkinan keruntuhan), dan β adalah nilai standart deviasi.
17
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Umum
Bab ini berisi tentang pemodelan struktur yang direncanakan. Struktur
dianalisis menggunakan software bantuan, yaitu Program Analisa Struktur,
Secara umum, metode penelitian dalam Tugas Akhir ini dibuat dalam suatu
diagram alir seperti yang tampak pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1: Bagan alir penelitian.
Desain
Pemodelan
gempa
Pemodelan struktur 2
Dimensi
linear
Non linear
SNI
seismosignal
Penskalaan
menggunakan
program komputasi
numerik
Aplikasi Analisa
riwayat waktu non
linear
Analisa
pushover
Kurva
IDA
Respon
spektra desain
Center
line
line
line
Check
Pengambilan
rekaman
gempa
Fragility
penskalaan
Panel
zone
Scisso
rs
Gravi
tasi
line
line
Fling
Studi Pustaka
18
Berdasarkan Gambar 3.1, dapat dijelaskan bahwa dalam Tugas Akhir ini
analisis dilakukan terhadap 3 model dengan sistem rangka pemikul momen.
Ketiga model bangunan tersebut dianalisis secara Linear dan Non-Linear dengan
menggunakan Metode Analisis Respon Spektrum (Response Spectrum Analysis)
dengan menggunakan Program Analisa Struktur serta Analisis Riwayat Waktu
(Time History Analysis), untuk mendapatkan nilai simpangan yang ada ketika
bangunan telah dikenakan gempa tunggal dan berulang. Kemudian nilai
simpangan tersebut akan dibandingkan untuk setiap modelnya.
3.2. Pemodelan Struktur 2 Dimensi
3.2.1. Data Perencanaan Struktur
Adapun data perencanaan struktur yang digunakan pada keempat pemodelan
dalam Program Analisa Struktur, yaitu:
1. Jenis pemanfaatan gedung perkantoran.
2. Gedung terletak di Padang Pariaman.
3. Klasifikasi situs tanah keras (Sc).
4. Sistem struktur yang digunakan adalah Sistem Rangka Pemikul Momen
(SRPM).
5. Jenis portal struktur gedung adalah baja.
6. Mutu baja yang di gunakan adalah ASTM A992
• Kuat leleh minimum (fy) = 50 ksi (345 Mpa)
• Kuat tarik minimum (fu) = 65 ksi (450 Mpa)
3.2.2. Konfigurasi Bangunan
Dalam Tugas Akhir ini, struktur bangunan yang direncanakan adalah struktur
baja dengan sistem rangka pemikul momen. Bangunan berbentuk persegi yang
simetri (regular building) seperti yang terlihat pada Gambar 3.2.
19
Gambar 3.2: Denah struktur Model.
Gambar 3.3: Gambar proyeksi struktur Model lantai 9.
20
Gambar 3.2 merupakan pemodelan Struktur 2 dimensi untuk SRPM lantai 9
di mana pemodelan ini memiliki tinggi antara base ke lantai 1 setinggi 5,5 meter
dan dari lantai 1 sampai seterusnya 4 meter. Sedangkan jarak antar kolom yang di
modelkan sejarak 9 meter perkolom.
3.2.3. Dimensi Kolom-Balok
Bangunan yang direncanakan adalah struktur beraturan, Struktur gedung
direncanakan dengan dimensi penampang yang berbeda. Ukuran balok dan kolom
terdapat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1: Komponen struktural bangunan.
Model
Bangunan Story Bracing Balok
Kolom
Dalam
Kolom
Luar
9 Lantai
1 Hss
8x8x1/2 W21x93 W14x283 W14x283
2 Hss
7x7x1/2 W21x83 W14x283 W14x283
3 Hss
7x7x1/2 W21x83 W14x283 W14x283
4 Hss
7x7x1/2 W21x83 W14x193 W14x193
5 Hss
6x6x5/8 W21x83 W14x193 W14x193
6 Hss
6x6x1/2 W21x83 W14x120 W14x120
7 Hss
6x6x3/8 W21x83 W14x120 W14x120
8 Hss
5x5x1/2 W21x83 W14x74 W14x74
9 Hss
5x5x5/16 W24x104 W14x74 W14x74
3.3. Analisis Struktur
3.3.1. Analisis Dinamik Struktur Linier
Analisis ini menggunakan Metode Respon Spektrum. Pada analisis ini, alat
bantu software yang digunakan adalah Program Analisa Struktur.
21
3.3.2. Pembebanan
Pembebanan yang bekerja pada struktur bangunan diambil dari paper jurnal
F. Zareian (2010) Beban-beban tersebut adalah beban hidup dan beban mati yang
berhubungan dengan struktur bangunan. Berikut merupakan pembebanan yang di
gunakan:
1. Beban Gravity Load Lantai = 97,9 psf = 4,687 kn/m2 untuk semua
lantai.
2. Beban Gravity Load Roof Top = 93.8 psf = 4,491 kn/m2 untuk lantai
tipikal
3.4. Respon Spektrum Desain Gempa
3.4.1. Desain Respon Spektrum Padang Pariaman (Tanah Keras)
Berdasarkan SNI 1726:2012, respon spektrum gempa didesain pada kondisi
tanah keras yang terletak di Kota Padang Pariaman, berikut data-data spectrum
linier sebagai berikut :
• PGA = 0,481 g
• Ss = 1.116 g
• S1 = 0.449 g. Adapun nilai nilai tersebut yaitu :
- Nilai Fa = 1
- Nilai Fv = 1.351
- SMS = 1.116
- SM1 = 0,449
- SDS = 1.116
- T0 = 0.6066
- Ts = 0,544
22
Respon spektrum diplot ke dalam grafik seperti yang ditampilkan pada
Gambar 3.4.
Gambar 3.4: Respon spektrum desain berdasarkan SNI 1726:2012 Kota Padang
Pariaman dengan jenis tanah keras.
Selanjutnya nilai respon spektrum desain yang didapatkan tersebut digunakan
dalam Analisis Dinamik Struktur Linear dengan Metode Respon Spektrum pada
pemodelan menggunakan Progam Analisa Struktur.
3.4.2. Kombinasi Pembebanan
Kombinasi pembebanan yang digunakan dihitung berdasarkan ketentuan yang
ditetapkan dalam SNI 1726:2012 tentang standar perencanaan bangunan tahan
gempa. Berdasarkan sub Bab 2.5.11, maka didapatkan untuk Faktor R=8 nilai ρ =
1.3 yang diperoleh dari kategori desain seismik D dan nilai SDS = 1.5 Tabel 3.4
untuk faktor R=8.
Tabel 3.2: Kombinasi pembebanan berdasarkan SNI 1726:2012 dengan nilai ρ
=1.3 , SDS = 0.8094.
Kombinasi Koefisien
(DL)
Koefisien
(LL)
Koefisien
(EX) Koefisien (EY)
Kombinasi 1 1,4 0 0 0
Kombinasi 2 1.2 1.6 0 0
Kombinasi 3 1.248 1 0.39 0
23
Tabel 3.2: Lanjutan.
Kombinasi Koefisien
(DL)
Koefisien
(LL)
Koefisien
(EX) Koefisien (EY)
Kombinasi 4 1.151 1 -0.39 0
Kombinasi 5 1.361 1 1.3 0
Kombinasi 6 1.038 1 -1.3 0
Kombinasi 7 0.85 0 0.39 0
Kombinasi 8 0.948 0 -0.39 0
Kombinasi 9 0.738 0 1.3 0
Kombinasi 10 1.0618 0 -1.3 0
Kombinasi
Maximum
Envelope Nilai absolute dari seluruh kombinasi
Kombinasi Maximum memiliki tipe kombinasi yang lain dari Kombinasi 1
sampai 10 yaitu kombinasi dengan tipe linear add, sementara Kombinasi
Maximum adalah kombinasi dengan tipe envelope. Tipe kombinasi ini tidak
bersifat menjumlahkan beban seperti halnya tipe kombinasi linear add, namun
tipe ini berfungsi untuk mencari nilai gaya maksimum dan minimum dari beban
yang bergerak (dimana pada beban bergerak, beban maksimum dan minimum
pada suatu batang maupun joint tergantung dari posisi bebannya).
3.4.3. Analisis Respon Spektrum Ragam
Analisis ini merupakan tahap desain yang harus memenuhi syarat-syarat batas
berdasarkan SNI 1726:2012. Analisis telah memenuhi syarat jumlah ragam yang
cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi yaitu sebesar
paling sedikit 90% dari massa aktual dalam masing-masing arah horizontal
ortogonal dari respon yang ditinjau oleh model. Nilai untuk masing-masing
parameter terkait gaya yang ditinjau, termasuk simpangan antar lantai tingkat,
gaya dukung, dan gaya elemen struktur individu untuk masing-masing respon
ragam telah dihitung menggunakan properti masing-masing ragam dan respon
spektrum dibagi dengan kuantitas (R/Ie). Nilai untuk perpindahan dan kuantitas
24
simpangan antar lantai harus dikalikan dengan kuantitas (Cd/Ie) yang nilainya
telah tertera pada Tabel 2.5 untuk nilai Ie dan Tabel 2.10 untuk nilai R dan Cd.
Nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung untuk
berbagai ragam, telah dikombinasikan menggunakan metode akar kuadrat jumlah
kuadrat (Square Root of the Sum of Squares/SRSS) atau metode kombinasi kuadrat
lengkap (Complete Quadratic Combination/CQC). Metode akar kuadrat jumlah
kuadrat diperoleh dari hasil selisih nilai perioda yang lebih dari 15%, sementara
metode kombinasi kuadrat lengkap diperoleh dari hasil selisih nilai perioda yang
kurang dari 15%. Sehingga metode yang digunakan dalam analisis respon
spektrum ragam adalah CQC pada Model 1, CQC pada Model 2, CQC pada
Model 3 dan SRSS pada Model 4.
3.4.4. Groundmotion Records (Data Rekaman Gempa)
Data rekaman gempa diperoleh dari website resmi Pacific Earthquake
Engineering Research (PEER) Next Generation Attenuation (NGA), COSMOS
Strongmotion Data Center.
Dalam pengambilan data rekaman gempa melalui PEER NGA, diperlukan
data Station, Date, dan Magnitude agar terdapat korelasi antara data gempa yang
diambil dari website tersebut dengan data gempa dari bangunan yang
direncanakan.
Data rekaman gempa yang diambil sebanyak 20 rekaman gempa diantaranya
rekaman gempa dengan jarak epicentral diatas 20 km diambil sebanyak 20 data
rekaman gempa, rekaman gempa yang mengandung fling.
Tabel 3.5: Data gempa fling.
No Nama Gempa Tahun Nama Stasiun Magnitude
1 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU049 7.6
2 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU052 7.6
3 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU067 7.6
4 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU071 7.6
5 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU072 7.6
6 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU074 7.6
7 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU076 7.6
8 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU078 7.6
25
Tabel 3.5: Lanjutan.
No Nama Gempa Tahun Nama Stasiun Magnitude
9 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU082 7.6
10 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU089 7.6
11 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU129 7.6
12 Kocaeli Turkey 1999 Izmit 7.4
13 Kocaeli Turkey 1997 Yarimca 7.4
14
Managua
Nicaragua-01 1972 Managua ESSO 6.24
15 Fruili Italy-02 1976 Forgaria Cornino 5.5
16 Duzce Turkey 1999 Sakarya 7.4
17 Kobe Japan 1995 Kobe University 6.9
18 Northridge-01 1994 Cedar Hill 6.7
19 Cape Mendocino 1992 Cape Mendocino 7.01
20 Chi-Chi Taiwan 1999 TCU065 7.62
Setiap data rekaman gempa terdiri dari 2 data gempa horizontal (arah X dan
Y) dan 1 data gempa vertikal (arah Z), namun dalam Tugas Akhir ini data
rekaman gempa yang digunakan hanya gempa horizontal arah X, sementara
gempa horizontal arah Y tidak digunakan karena bangunan yang direncanakan
dalam bentuk 2 dimensi (2D) pada sumbu X dan gempa vertikal arah Z karena
dalam analisis karena data relatif sangat kecil (atau dianggap sama dengan 0).
Selanjutnya data rekaman gempa yang diperoleh tersebut diskalakan terhadap
respon spektrum desain. Pada proses penskalaan dibutuhkan data respon spektrum
desain agar data rekaman gempa original disesuaikan dengan kondisi geologis
pada Kota Padang Pariaman (tanah keras). Selain itu, rentang perioda alami (T)
juga dibutuhkan dalam proses penskalaan agar hasil skala lebih detail.
Kemudian data rekaman gempa yang telah diskalakan digunakan sebagai
input. untuk Analisis Dinamik Non Linier Inelastis dengan Metode Analisa
Riwayat Waktu.
Data-data rekaman yang telah diskalakan dan digabungkan dengan aplikasi
komputasi numerik akan digunakan sebagai input data pada analisis.
Adapun data-data yang dibutuhkan dalam analisis respon riwayat waktu
nonlinier antara lain :
I : Momen inersia penampang
26
E : Modulus elastisitas penampang
My : Momen leleh
Mc : Momen puncak
Ko : Kekakuan rotasi elastis
θp : Koefisien rotasi plastis
θy : Koefisien rotasi leleh
θu : Koefisien rotasi ultimit
μθc : Daktilitas rotasi kapasitas plastis
r : Rasio kekakuan post-yield
3.4.5. Analisis Respon Riwayat Waktu
Analisis ini merupakan tahap evaluasi yang dijadikan sebagai perbandingan
terhadap analisis linear sebelumnya, sehingga tidak perlu seluruhnya memenuhi
syarat-syarat SNI 1726:2012. Karena model yang digunakan merupakan model
yang seluruhnya telah memenuhi syarat-syarat SNI 1726:2012 pada analisis linier
sebelumnya yaitu dengan Metode Respon Spektrum. Pada Metode Respon
Riwayat Waktu ini dianalisis secara dua dimensi. Sebelum dianalisis terdapat
beberapa tahapan sebagai berikut :
a. Pengambilan rekaman gempa dari PEER NGA dan COSMOS.
b. Mengubah rekaman gempa menjadi respon spektrum dengan bantuan
software Seismosignal. Hal ini dilakukan untuk memudahkan proses
penskalaan.
Gambar 3.5: Rekaman gempa Mammoth Lakes California sebelum diubah
menjadi respon spectrum.
27
Gambar 3.6: Rekaman gempa Mammoth Lakes California setelah diubah menjadi
respon spectrum.
c. kemudian respon spektrum diskalakan dengan respon spektrum yang
direncanakan untuk wilayah Indonesia.
Gambar 3.7: Respon spektrum dengan 10 daerah gempa setelah diskalakan
tehadap respon spektrum diindonesia.
d. Menskalakan rekaman gempa dengan menggunakan software, rekaman
gempa akan dijadikan gempa tunggal dan gempa berulang.
28
3.5. Analisis Dinamik Struktur Nonlinear
Analisis ini menggunakan Metode Respon Riwayat Waktu dan dianalisis
secara dua dimensi.
Menurut Faisal (2013), analisis nonlinear dapat dikerjakan setelah analisis
linear selesai dikerjakan berdasarkan SNI 1726:2012 dengan tahapan sebagai
berikut:
1. Analisis modal (cek perioda; partisipasi massa > 90%; kekakuan tidak
direduksi)
2. Analisis linear statik ekivalen
3. Analisis linear dinamik respon spektrum
4. Analisis linear dinamik respon riwayat waktu
3.5.1. Analisis Respon Riwayat Waktu
Data-data yang dibutuhkan dalam analisis respon riwayat waktu nonlinear
lain:
I : Momen inersia penampang
E : Modulus elastisitas penampang
My : Momen leleh
Mc : Momen puncak
Ko : Kekakuan rotasi elastis
θp : Koefisien rotasi plastis
θy : Koefisien rotasi leleh
θc : Koefisien rotasi kapasitas plastis
θpc : Koefisien rotasi post-capping
θu : Koefisien rotasi ultimit
μθc : Daktilitas rotasi kapasitas plastis
r : Rasio kekakuan post-yield
3.5.2. Momen Leleh (My)
Berdasarkan Metode FEMA, momen leleh yang digunakan sebagai input
analisis nonlinear adalah momen maksimum pada analisis linear respon riwayat
29
waktu menggunakan Program Analisa Struktur. Nilai tersebut sebelumnya
diambil dari Program Analisa Struktur dan di sesuaikan dengan sistem bangunan
yang direncanakan.
3.5.3. Kapasitas Rotasi
a. Kapasitas rotasi plastis (θp)
Menurut Zareian dan Krawinkler (2009), terdapat 3 kategori kapasitas
rotasi plastis yaitu rendah, sedang, dan tinggi. Dalam tugas akhir ini nilai
θp yang digunakan adalah kapasitas rendah yaitu 0,04.
b. Rotasi pasca-puncak (θpc)
Pada pemodelan nonlinear ini memilih θpc = 0,06 berdasarkan rata-rata
Zareian dan studi Krawinkler (2009), sedangkan Mc/My = 1,13
berdasarkan nilai rata-rata Haselton, dkk. (2007).
3.5.4. Rotasi Leleh (θy)
Rotasi pada saat leleh digunakan untuk mendapatkan nilai daktalitas yang
dibutuhkan sebagai input dalam software. Nilai rotasi sendi plastis tersebut
dihitung berdasarkan Pers. 2.6 dan dihitung untuk semua frame (balok-kolom)
pada struktur gedung yang direncanakan. Nilai θy untuk semua frame dapat dilihat
pada pembahasan selanjutnya.
3.5.5. Kurva kerapuhan
Fragility Curves atau kurva kerapuhan didapatkan hasilnya setelah
mendapatkan nilai Incremental Analysis Dynamics (IDA). Dalam pengerjaan
kurva keruntuhan analisis dan jumlah analisis dilakukan pada setiap tingkat
struktur. Fungsi distribusi kumulatif lognormal sering digunakan untuk
mendefinisikan fungsi keruntuhan.
30
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Model Linier Dan Non Linier
Pada Bab ini akan membahas beberapa hasil analisa linier dan non linier oleh
Program Analisa Struktur diantaranya, perioda getar, nilai simpangan dan gaya-
gaya dalam struktur gedung, berdasarkan tiga jenis model dengan sistem rangka
pemikul momen (SRPM). Semua input pembebanan serta kombinasi, zona gempa
dan konfigurasi bangunan adalah sama.Serta perbandingan metode analisa pada
tiap pemodelan, yaitu analisa respon spektrum ragam dan analisa respon riwayat
waktu.
4.2. Hasil Analisa Linier
4.2.1. Respon Spektrum Ragam
Berdasarkan SNI 1726:2012, analisa harus dilakukan untuk menentukan
ragam getar alami untuk struktur. Analisa harus menyertakan jumlah ragam yang
cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling
sedikit 90 persen dari massa aktual dalam masing-masing arah horizontal
ortogonal dari respon yang ditinjau oleh model. persentase nilai perioda yang
menentukan jenis perhitungan menggunakan CQC atau SRSS.
Syarat: SRSS > 15% , CQC < 15%.
Analisa menggunakan metode CQC (Complete Quadratic Combination),
hasil persentase perioda rata-rata yang didapatlebih kecil dari 15% dan SRSS
(Square Root of the Sum of Square) lebih besar dari 15%. Pada hasil analisa
diperoleh hasil Model didapat 12 mode dan hasil persentase nilai perioda lebih
banyak dibawah 15 %.
Untuk perhitungan tertera pada lampiran A3.
31
4.2.2. Koreksi Gempa Dasar Nominal
Berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.9.4.1, kombinasi respon untuk geser
dasar ragam (Vt) lebih kecil 85 persen dari geser dasar yang dihitung (V1)
menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen, maka gaya dan simpangan antar
lantai harus dikalikan dengan faktor skala.
Tabel 4.1: Nilai gaya geser dasar nominal analisa statik ekivalen (V1) dan Nilai
gaya geser dasar nominal analisa respon spektrum output Program Analisa
StrukturVt.
Struktur Arah Gempa V1 (kN) Vt (kN)
Model 1 Gempa X (R=8) 234.87 780,225
Untuk memenuhi syarat berdasarkan SNI 1726:2012, maka nilai faktor skala
harus lebih kecil atau sama dengan 1.
Untuk perhitungan tertera pada Lampiran A5.
4.2.3. Koreksi Faktor Redundansi
Berdasarkan sub Bab 2.9 nilai gaya geser dengan redundansi 1 per lantainya
harus dikoreksi dengan 35 persen gaya geser dasar dengan redundansi 1. Jika
persyaratan tersebut tidak terpenuhi, maka nilai faktor redundansi 1 harus diganti
dengan redundansi 1,3. Dari hasil koreksi untuk setiap gaya geser diperoleh
beberapa lantai yang tidak memenuhi syarat 35 persen gaya geser dasar.
4.2.4. Koreksi Skala Simpangan Antar Tingkat
Nilai V1 dan gaya geser dasar nominal analisis respon spektrum (Vt) dapat
dilihat pada Tabel 4.1. Kontrol Koreksi skala simpangan antar tingkat,yaitu:
Tabel 4.2: Nilai gaya geser dasar nominal analisis respon spektrum (Vt) sumbu X.
Struktur Arah Gempa Vt (kN) 0,85 Cs. W Cek
Lantai 9 Gempa X 780,225 663.191 OK
32
Dengan demikian syarat skala simpangan antar lantai telah terpenuhi, yaitu
gaya geser dasar respon spektrum (Vt) lebih besar dari nilai Cs.W, sehingga
simpangan antar lantai tidak perlu dikalikan dengan faktor skala.
4.2.5. Nilai Simpangan Gedung
Berdasarkan peraturan SNI 1726:2012, kontrol simpangan antar lantai hanya
terdapat satu kinerja batas, yaitu kinerja batas ultimit. Simpangan antar lantai yang
diizinkan yaitu 0,02 dikali tinggi lantai, nilai simpangan tidak boleh melebihi
ketentuan tersebut. Pada hasil yang diperoleh, nilai simpangan antar lantai tidak
melebihi batas izin atau memenuhi syarat.
4.2.6. Kontrol Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak (Soft Story)
Berdasarkan SNI 1726:2012, kekakuan tingkat lunak (soft story) didefinisikan
ada jika terdapat suatu tingkat dimana kekakuan lateralnya kurang dari 70 persen
kekakuan lateral tingkat diatasnya atau kurang dari 80 persen kekakuan rata-rata
tiga tingkat diatasnya. Pada hasil kontrol ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak
pada arah x untuk semua model, diperoleh nilai persentase kekakuan diatas batas
yang ditentukan atau struktur yang direncanakan tidak mengalami Soft Story.
4.2.7. Pengaruh Efek P-Delta
Berdasarkan SNI 1726:2012, efek P-delta dapat diabaikan jika nilai stability
ratio lebih kecil dari 1. Pada hasil perhitungan, nilai stability ratio dibawah nilai 1
untuk semua model atau dapat dikatakan kontrolnya memenuhi syarat yang
ditentukan. Pada dasarnya efek p-delta dapat diabaikan jika syarat stability ratio
sudah terpenuhi.
4.3. Hasil Analisa Non Linier
Pada tahap ini merupakan bagian dari evaluasi struktur beton bertulang yang
telah didesain terhadap beban gempa yang telah direncanakan, dalam hal ini
respon struktur akan ditinjau terhadap gempa, faktor R pada gedung, dan perioda
struktur bangunan. Jenis gempa yang akan diberikan pada struktur baja yaitu
33
gempa fling tunggal. Faktor R pada gedung merupakan faktor reduksi gedung
yang telah didesain dengan perbedaan sistem struktur baja.
4.3.1. Interstory Drift
Jika masing-masing node mengalami perpindahan akibat gaya gempa, maka
perpindahan tersebut dapat menghasilkan simpangan antar tingkat. Besarnya
simpangan antar tingkat dipengaruhi oleh kekakuan dari struktur tersebut. Tabel
4.3 menunjukkan perbedaan nilai simpangan antar tingkat perbedaan pemodelan.
Tabel 4.3: Nilai perbandingan interstory drift untuk masing- masing pemodelan.
Struktur T (s) Centerline (m) Panel zone (m) Gravitasi (m)
Lantai 9 0,84 0,3271 0,3301
Lantai 9 1.73 0.2002
4.3.2. Incremental Dynamic Analysis (IDA)
Incremental Dynamic Analysis yang di lakukan pada ketiga model struktur
menghasilkan gambaran respon dan kapasitas dari struktur yang selanjutnya dapat
digunakan untuk membentuk kurva kerapuhan struktur sebagai metode dalam
asasmen kerapuhan seismik.
Gambar 4.1: Grafik kurva IDA pemodelan centerline (CL), panel zone (SC),
gravitasi (GF) terhadap bangunan 9 lantai.
34
Pada gambar diatas menunjukkan Incremental Dynamic Analysis dari gambar
4.1 dapat dilihat mengalami kenaikan yang tidak terlalu besar pada centerline dan
scissor, namun perbedaan cukup besar pada struktur gravitasi, pada centerline saat
nilai RSA(T1) = 0.7 mendapatkan nilai IDR = 0,0138, pada Model 2 pada saat
nilai RSA(T1) = 0.7 mendapatkan nilai IDR = 0,0111, pada Model 3 pada saat
nilai RSA(T1) = 0.7 mendapatkan nilai IDR = 0,1289. Setelah peningkatan RSA
0.7 perbedaan IDR max sangat jelas terlihat perilaku sesungguhnya struktur yang
ditandai memisahnya grafik antara 3 pemodelan.
4.3.3. Analisis Probability of Exceedance
Dari proses Incremental Dynamic Analysis (IDA) didapatkan nilai IDR ratio
pada RSA tertentu yang kemudian akan digunakan dalam menganalisa
probabilitas collapse dan collapse prevention struktur gedung terhadap nilai RSA.
Hasil Probabilitas keruntuhan struktur untuk ketiga model dapat dilihat pada
Gambar 4.2 dan Gambar 4.3.
Gambar 4.2: Grafik kurva kerapuhan saat collapse pada pemodelan centerline
(CL), panel zone (SC), gravitasi (GF) terhadap bangunan 9 lantai.
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10 12
PR
OB
AB
ILIT
Y O
F C
OLL
AP
SE
RSA(T1,5%)
CL
SC
GF
35
Gambar 4.3: Grafik kurva kerapuhan saat collapse prevention pada pemodelan
centerline (CL), panel zone (SC), gravitasi (GF) terhadap bangunan 9 lantai.
Dari kurva kerapuhan diatas sangat jelas bahwasannya secara garis besar
pemodelan panelzone dan centerline memiliki nilai RSA yang besar, sedangkan
pada gravitasi membutuhkan RSA yang lebih kecil mengalami keruntuhan.
4.3.4. Perbandingan Kurva kerapuhan C/CP
Perbandingan antara Colleps dan Colleps Prevention.
Gambar 4.4: Grafik perbandingan kurva kerapuhan pada saat collapse dan
collapse prevention pada pemodelan centerline (CL) pada bangunan lantai 9.
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10 12
PR
OB
AB
ILIT
Y O
F C
OLL
AP
SE
RSA(T1,5%)
SC
CL
GF
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10 12 14
PR
OB
AB
ILIT
Y O
F C
OLL
AP
SE
RSA(T1,5%)
Colleps
CP
36
Gambar 4.5: Grafik perbandingan kurva kerapuhan pada saat collapse dan
collapse prevention pada pemodelan panel zone (SC) pada bangunan lantai 9.
Gambar 4.6: Grafik perbandingan kurva kerapuhan pada saat collapse dan
collapse prevention pada pemodelan Gravitasi (GF) pada bangunan lantai 9.
4.3.5. Median Kurva Kerapuhan
Nilai median yang telah diperoleh dari analisis kurva kerapuhan centerline,
panel zone, gravitasi Lihat Tabel 4.4.
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10 12
PR
OB
AB
ILIT
Y O
F C
OLL
AP
SE
RSA(T1,5%)
CP
Colleps
0
0.5
1
0 2 4 6 8 10
PR
OB
AB
ILIT
Y O
F C
OLL
AP
SE
RSA(T1,5%)
CP
Colleps
37
Tabel 4.4: Nilai RSA(T1) untuk kondisi collapse (10%) dan kondisi collapse
prevention.
Collapse Collapse prevention
Centerline Panel zone gravitasi Centerline Pane lzone gravitasi
4.12697 3.8211 1.3198 2.75963 2.90734 0.66757
Dari tabel diatas menunjukkan centerline memiliki RSA terbesar yaitu
4.12697 untuk terjadi collapse dan panelzone memiliki RSA terbesar yaitu
2.90734 untuk collapse prenvention ̧ disusul panelzone dengan RSA sebesar
3.8211 untuk collapse dan centerline 2.7596 untuk collapse prevention, dan
gravitasi memiliki RSA terkecil pada saat collapse yaitu 1.3198 dan 0.6675 untuk
collapse prevention.
38
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari studi ini diperoleh hasil analisis Incremental Dynamic Analysis prilaku
struktur bila terkena gempa tunggal adalah sebagai berikut:
1. Hasil analisa pada struktur terhadap pemodelan panel zone yang berupa
kurva IDA dari pemodelan gravitasi membutuhkan RSA terkecil untuk
mengalami keruntuhan dibandingkan pemodelan centerline dan panel zone
scissor akibatnya pemodelan gravitasi memiliki kinerja keruntuhan yang
sangat rentan dibandingkan tipe pemodelan lainnya dan pemodelan
centerline memiliki kinerja keruntuhan paling baik dari semua pemodelan
yang di analisis.
2. Pada hasil analisis kurva kerapuhan yang di ambil nilai mediannya di
dapati pemodelan gravitasi juga yang paling besar dalam mengalami
kerusakan dan pemodelan centerline memiliki kerusakan paling kecil
dengan RSA yang sama.
3. Dari hasil semua analisis yang dilakukan trend yang terjadi selalu
pemodelan centerline memiliki kapasitas yang paling besar sementara
pemodelan gravitasi memiliki kapasitas paling kecil dan hasil dari
pemodelan panel zone yang paling mendekati dengan pemodelan
centerline.
5.2 Saran
1. Dalam Tugas Akhir ini, dimensi balok kolom yang ekonomis diabaikan.
Disarankan untuk penganalisaan selanjutnya komponen tersebut
direncanakan agar data yang dihasilkan lebih akurat dan sesuai data
kondisi yang ada dilapangan.
2. Dalam Tugas Akhir ini, analisa riwayat waktu non linier struktur gedung
hanya ditinjau secara 2 dimensi. Disarankan agar struktur gedung ditinjau
secara 3 dimensi.
39
3. Diharapkan tugas akhir ini dapat diteruskan atau dievaluasi kembali dalam
rangka mendapatkan hasil yang optimal dan dapat dilakukan perbandingan
terhadap hasil yang ada.
40
DAFTAR PUSTAKA
Bradley, Cameron R., Robert Tremblay, Josh Sizemore, Eric M. Hines (2014).
Large-Scale Testing of Low-Ductility, Concentrically-Braced Frames.
ResearchGate
Chesoan.Adriana., Aurel,Stratan., Dominiq,Jakab.,etc.(2019). The influence of
joint modelling on the seismic design of steel frames. Nordic steel
constructions conference.18-20
Elkady.Ahmed & Dimitrios,G.Lignos.(2014). Effect of gravity framing on the
overstrength and collapse capacity of steel frame building with perimeter
special moment frames.Earqthquake engineering & structural
dynamics.10.1002/eqe.2519
Hsiao, Po-Chien., Dawn E. Lehman & Charles W. Roeder. (2012). Improved
analytical model for special concentrically braced frames.Journal of
construkctional steel research, 73, 80-94.
Hsiao, Po-Chien., Dawn E. Lehman & Charles W. Roeder. (2013). Evaluation of
the response modification coefficient and collapse potential of special
concentrically braced frames.The Journal of the International Association
for Earthquake Engineering, 42, 1547-1564.
Moestopo, M. 2007. Beberapa Ketentuan Baru Mengenai Desain Struktur Baja
Tahan Gempa. Seminar dan Pameran HAKI. Jakarta.
Moestopo, M. 2012. Struktur Bangunan Baja Tahan Gempa. Seminar dan
Pameran HAKI. Jakarta.
Pujianto, 2007. Bahan Kuliah Perencanaan Struktur Tahan Gempa. Yogyakarta:
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta
Sitohang, Daniel TRT. (2011) Studi Perbandingan Respon Bangunan Dengan
Sistem Rangka Pemikul Momen Dan Dengan Bangunan Yang
Menggunakan Sistem Rangka Berpengaku Konsentrik Serta Dengan
Bangunan Yang Menggunakan Metalic Yielding Damper Akibat Beban
Gempa, 1-2.
Krawinkler,H., Mohasseb,S. (1987). Effects of panel zone deformations on
seismic response.Journal of construkctional steel research. 233-250.
Zareian, F., Lignos, D. G., &Krawinkler, H. (2010).Evaluation of seismic collapse
performance of steel special moment resisting frames using FEMA P695
(ATC-63) methodology.In Structures Congress 2010 (pp. 1275-1286).
LAMPIRAN
A.1. Perhitungan Pembebanan Struktur
Dalam Tugas Akhir ini, jenis pembebanan yang digunakan adalah beban
gravitasi. Beban gravitasi dihitung berdasarkan beban hidup dan beban mati yang
bekerja pada struktur bangunan kemudian akan dijadikan sebagai beban yang
bekerja di pelat lantai pada analisis menggunakan Program Analisa Struktur.
A.1.1. Beban Gravitasi
A. Lantai Atap
• Beban Mati Tambahan:
- Finishing Lantai/Spesi (t = 2 cm) = 39 kg/m2
- Waterproof = 18 kg/m2
- Plafon + Penggantung = 18 kg/m2
- Instalasi M.E. = 25 kg/m2
Total Beban Mati Tambahan = 100 kg/m2
• Beban Hidup = 100 kg/m2
B. Lantai Tipikal
• Beban Mati Tambahan:
- Finishing Lantai/Spesi (t = 3 cm) = 53 kg/m2
- Penutup Lantai Keramik = 24 kg/m2
- Plafon + Penggantung = 18 kg/m2
- Instalasi M.E. = 25 kg/m2
Total Beban Mati Tambahan = 120 kg/m2
• Beban Hidup = 240 kg/m2
A.2. Syarat Perioda Struktur
Penentuan perioda yang akan digunakan untuk perhitungan gaya geser dasar
dan gaya lateral statik ekivalen adalah berdasarkan SNI 1726:2012.
Data struktur:
- Tinggi lantai bawah : 5,5 m
- Tinggi lantai tipikal : 4 m
- Hn : 37,5 m
- Cu : 1,4
- Ct : 0,0731
- x : 0,75
Tabel L.1: Kontrol perioda getar alami struktur Model 1.
SYARAT PERIODA
Arah Tamin
( Ct x hnx)
Tamax
( Cu x Tamin ) Tsap2000 Tdipakai KONTROL
X
(R=6) 0,0731 1,4 0,83 1,908 OK
Berdasarkan Tabel L.A1, perioda alami struktur yang digunakan adalah batas
perioda minimum yaitu 1,908 karena nilai perioda pada Program Analisa Struktur
lebih kecil dari batas minimumnya.
A.3. Modal Participating Mass Ratios
A.3.1. Modal Participating Mass Ratios Model 1
Tabel L.2: Hasil output Modal Participating Mass Ratiosstruktur pemodelan
dengan Program Analisa Struktur (Model 1).
Modal Participating Mass Ratios
Case Mode Period UX Sum UX
Modal 1 0.834 0.816 0.816
Modal 2 0.765 0.126 0.942
Modal 3 0.563 0.036 0.978
Modal 4 0.523 0.012 0.990
Modal 5 0.498 0.000 0.990
Modal 6 0.450 0.000 0.990
Modal 7 0.428 0.000 0.990
Modal 8 0.388 0.000 0.990
Modal 9 0.276 0.010 1.000
Modal 10 0.254 0.000 1.000
Modal 11 0.231 0.000 1.000
Modal 12 0.195 0.000 1.000
A.4. Berat Sendiri Struktur
A.4.1. Berat Sendiri Struktur Model 1
Tabel L.3: Hasil output berat sendiri struktur pemodelan dengan Program Analisa
Struktur(Model 1).
Story Self weight
(kN)
9 67.78
8 64.039
7 74.228
6 78.103
5 98.702
4 98.522
3 119.579
2 119.578
1 156.196
TOTAL 876.773
Dapat dilihat pada Tabel L.3 bahwa berat total struktur ini adalah 876.773
kN.
A.5. Perhitungan Gaya Geser Dasar dan Gaya Lateral Statik Ekivalen
Gaya geser dasar yang digunakan untuk menghitung gaya lateral statik
ekivalen ditentukan berdasarkan SNI 1726:2012.
❖ Untuk faktor R=8, Data struktur:
- SD1 : 0.6066
- SDS : 1,116
- R : 6
- Ie : 1.00
- S1 : 0.449
✓ Cs Maksimum =
Ie
R
S DS
=
1
0,6
116,1 = 0.186
✓ Cs Minimum =
Ie
R
S1.5,0
=
1
0,6
449,0.5,0 = 0.037
✓ Cs Hitungan =
Ie
RT
S D1
=
0,1
0,664,0
0.6066 = 0.157
Tabel L.4: Nilai Cs yang digunakan (R=6).
Arah Cs Maksimum Cs Hitungan Cs Minimum Cs Digunakan
X 0,186 0,157 0,037 0,157
Pada peraturan SNI 1726:2012.Pemilihan nilai Cs di dapat karena nilai
Cshitunganberada diantara Csminimum dan Csmaksimum. Maka yang digunakan adalah
Cshitungan.
Maka gaya geser dasar struktur gedung adalah V = Cs x Wt
V = 0,157 x 4939,11
V = 780,225 kN
Tabel L.5: Nilai story shear untuk gaya lateral statik ekivalen (R=6).
Lantai
Berat
Seismik
(Wx)
Tinggi
Lantai
(hx)
𝑊𝑥. ℎ𝑥𝑘 Force
(Wx.hxk)
(∑Wx.hxk) x V
Story Shear
(Fx)
9 514.025 37,5 53622.68 41.56 74.54
8 514.025 33,5 46055.93 35.69 110.23
7 514.025 29,5 38789.61 30.06 140.29
6 514.025 25,5 31850.67 24.68 164.97
5 602.991 21,5 29647.30 22.98 187.95
4 691.957 17,5 25713.48 19.93 207.88
3 691.957 13.5 18034.77 13.98 221.86
2 691.957 9.5 11109.75 8.61 230.47
1 762.565 5.5 5679.57 4.40 234.87
TOTAL 303058.49 234.87
Berdasarkan Tabel L.6, dapat diketahui nilai gaya geser pada lantai 1 yang
merupakan nilai gaya geser dasar adalah 234.87 kN.
A.6. Koreksi story shear dengan 35% base shear
A.6.1. Koreksi story shear dengan 35% base shear Model 1
Tabel L.6: Hasil analisa Koreksi story shear dengan 35% base shear dengan
redundansi 1 untuk faktor R=6.
Story Vx 35% Vx Kontrol
base shear
9 203.86 224.8 Tidak Oke
8 301.48 224.8 Oke
7 383.70 224.8 Oke
6 451.21 224.8 Oke
5 514.05 224.8 Oke
4 568.56 224.8 Oke
3 606.78 224.8 Oke
2 630.33 224.8 Oke
1 642.37 224.8 Oke
Base 0 0 Oke
A.8. Kontrol Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak (Soft Story)
Tabel L.7: Kontrol ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak pada arah x.
ARAH X
Story Kekakuan total Ki/Ki+1 (%) Rata-rata kek. 9 tingkat
(kr)
Ki/Kr
(%)
9 32888.37 83% 33332.08 -
8 32893.20 100% 33857.52 97%
7 34214.66 104% 38348.90 103%
6 34464.71 101% 44553.70 137%
5 46367.35 135% 55460.10 138%
4 52829.06 114% 72580.08 151%
3 67183.91 127% 86875.16 176%
2 97727.27 145% - 132%
1 95714.29 98% - 97%
A.9. Pengaruh Efek P-Delta
A.9.1. Pengaruh Efek P-Delta Model 1
Tabel L.8: Hasil analisa P-Delta struktur pemodelan.
ARAH X
Lantai Tinggi
Inter
Story
drift
Vu Pu Ie Cd Stability
ratio
Cek
< 1
9 37.5 0.0082 203.8 5849 1 5.5 0.10689 OK
8 33.5 0.0117 301.4 8853 1 5.5 0.15616 OK
7 29.5 0.0150 383.7 11857 1 5.5 0.21038 OK
6 25.5 0.0178 451.2 14862 1 5.5 0.26605 OK
5 21.5 0.0185 514 17955 1 5.5 0.29427 OK
4 17.5 0.0196 568.5 21136 1 5.5 0.33152 OK
3 13.5 0.0200 606.7 24318 1 5.5 0.36371 OK
2 9.5 0.0184 630.3 27500 1 5.5 0.36528 OK
1 5.5 0.0139 642.3 30753 1 5.5 0.30185 OK
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
DAFTAR DIRI PESERTA
Nana Lengkap : MISBATULLAH
Panggilan : MISBAH
Tempat/Tanggal Lahir : Lhokseumawe, 04 Januari 1997
Jenis Kelamin : Laki-laki
Alamat : Kp.kramat J.Harapan no 5 Aceh, Lhokseumawe
Agama : Islam
Nama Orang Tua
Ayah : SULAIMAN
Ibu : NURHAYATI
No. HP : 082277002628
E-mail : [email protected]
RIWAYAT PENDIDIKAN
Nomor Pokok Mahasiswa : 1807210212P
Fakultas : Teknik
Program Studi : Teknik Sipil
Perguruan Tinggi : Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara
Alamat Perguruan Tinggi : Jln.Kapten Muchtar Basri BA. No. 3 Medan 20238
No. Tingkat Pendidikan Nama dan Tempat
1. Sekolah Dasar MIN KUTABLANG
2. SMP MTSN LHOKSEUMAWE
3. SMA SMA NEGERI 1 LHOKSEUMAWE
3. D-III POLITEKNIK NEGERI LHOKSEUMAWE
4. Melanjutkan Kuliah di Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara Tahun 2018